JP3537648B2 - 窒化アルミニウム質配線基板及びその製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム質配線基板及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種絶縁基板や半
導体素子収納用パッケージの絶縁基体に適用される窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスと同時焼成可能な
銅（Ｃｕ）とタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍ
ｏ）を主成分とするメタライズ組成物から成る低抵抗の
配線導体を有する放熱性に優れた窒化アルミニウム質配
線基板及びその製造方法に関するものである。
導体素子収納用パッケージの絶縁基体に適用される窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスと同時焼成可能な
銅（Ｃｕ）とタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍ
ｏ）を主成分とするメタライズ組成物から成る低抵抗の
配線導体を有する放熱性に優れた窒化アルミニウム質配
線基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の高集積化に伴って、
半導体装置から発生する熱が増大しており、これによっ
て生じる半導体装置の誤動作を解消するために、放熱性
に優れた配線基板が要求されている。
半導体装置から発生する熱が増大しており、これによっ
て生じる半導体装置の誤動作を解消するために、放熱性
に優れた配線基板が要求されている。
【０００３】しかしながら、従来から各種絶縁基板や半
導体素子収納用パッケージの絶縁基体として多用されて
きたアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミックスは、その熱伝
導率が約２０Ｗ／ｍＫ程度と低いことから、高い熱伝導
率を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスが
それに代わるものとして注目され始めた。
導体素子収納用パッケージの絶縁基体として多用されて
きたアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミックスは、その熱伝
導率が約２０Ｗ／ｍＫ程度と低いことから、高い熱伝導
率を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスが
それに代わるものとして注目され始めた。
【０００４】本来、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミ
ックスは、熱伝導率の理論値が３２０Ｗ／ｍＫと高いこ
とから、該理論値に近づけるための研究開発が進んだ結
果、最近では２００Ｗ／ｍＫを越えるような高い熱伝導
率を有する窒化アルミニウム質焼結体も得られている。
ックスは、熱伝導率の理論値が３２０Ｗ／ｍＫと高いこ
とから、該理論値に近づけるための研究開発が進んだ結
果、最近では２００Ｗ／ｍＫを越えるような高い熱伝導
率を有する窒化アルミニウム質焼結体も得られている。
【０００５】一方、情報通信分野においても携帯電話等
に使用されるパワーアンプ等の部品の高発熱化、及び高
周波化に伴ってこれらに適用される配線基板や半導体素
子収納用パッケージの信号伝達速度の遅延や導体損失等
が問題となってきている。
に使用されるパワーアンプ等の部品の高発熱化、及び高
周波化に伴ってこれらに適用される配線基板や半導体素
子収納用パッケージの信号伝達速度の遅延や導体損失等
が問題となってきている。
【０００６】そこで、かかる配線基板や半導体素子収納
用パッケージとしては、電気抵抗の小さな銅（Ｃｕ）や
金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の配線導体を用いたプリント
配線基板やガラスセラミック配線基板、あるいはタング
ステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）の配線導体を用い
た放熱性の良好な窒化アルミニウム質焼結体を絶縁基体
とするもの等が使用されてきた。
用パッケージとしては、電気抵抗の小さな銅（Ｃｕ）や
金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の配線導体を用いたプリント
配線基板やガラスセラミック配線基板、あるいはタング
ステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）の配線導体を用い
た放熱性の良好な窒化アルミニウム質焼結体を絶縁基体
とするもの等が使用されてきた。
【０００７】しかしながら、前者の銅（Ｃｕ）等の低抵
抗金属から成る配線導体を用いたプリント配線基板やガ
ラスセラミック配線基板は、前述のような電気的特性の
点では優位なものの放熱性に問題があり、一方、後者の
窒化アルミニウム質焼結体を絶縁基体とするものは、そ
の焼成温度が高いために同時焼成可能な配線導体として
はタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）等の高融
点金属を用いざるを得ず、かかる配線導体は抵抗が高い
ことから前記電気的特性を必ずしも満足するものではな
く、その点では従来のアルミナ質焼結体を絶縁基体とす
るものと比較してほとんど改善されていないという問題
があった。
抗金属から成る配線導体を用いたプリント配線基板やガ
ラスセラミック配線基板は、前述のような電気的特性の
点では優位なものの放熱性に問題があり、一方、後者の
窒化アルミニウム質焼結体を絶縁基体とするものは、そ
の焼成温度が高いために同時焼成可能な配線導体として
はタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）等の高融
点金属を用いざるを得ず、かかる配線導体は抵抗が高い
ことから前記電気的特性を必ずしも満足するものではな
く、その点では従来のアルミナ質焼結体を絶縁基体とす
るものと比較してほとんど改善されていないという問題
があった。
【０００８】そこで、前記問題を解消するために窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスを絶縁基体とし、内
部の配線導体を電気抵抗の小さな銅（Ｃｕ）等で形成
し、外部に露出する配線導体にはタングステン（Ｗ）と
銅（Ｃｕ）等との混合物を用いて同時焼成した窒化アル
ミニウム質配線基板が提案されている（特開平２−１９
７１８９号公報参照）。
ルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスを絶縁基体とし、内
部の配線導体を電気抵抗の小さな銅（Ｃｕ）等で形成
し、外部に露出する配線導体にはタングステン（Ｗ）と
銅（Ｃｕ）等との混合物を用いて同時焼成した窒化アル
ミニウム質配線基板が提案されている（特開平２−１９
７１８９号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記提案では窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）セラミックスが溶融した銅（Ｃｕ）
等の低抵抗金属に対して反応したりせず極めて安定ある
こと、しかも窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス
は前記金属等との濡れ性が悪いことからそのままでは該
低抵抗金属は球状に分散して導体としての機能を成さな
いことから、導体の骨格を高融点金属のタングステン
（Ｗ）で形成して低抵抗の導体層を同時焼成で形成せん
とするものの、前記銅（Ｃｕ）と高融点金属とは濡れ性
が悪く、単に混合しただけでは電気的に安定した導体層
を簡単に形成することができず、かかる導体層の形成に
は極めて厳密な制御が必要であり、製造が容易でないと
いう課題があった。
ミニウム（ＡｌＮ）セラミックスが溶融した銅（Ｃｕ）
等の低抵抗金属に対して反応したりせず極めて安定ある
こと、しかも窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス
は前記金属等との濡れ性が悪いことからそのままでは該
低抵抗金属は球状に分散して導体としての機能を成さな
いことから、導体の骨格を高融点金属のタングステン
（Ｗ）で形成して低抵抗の導体層を同時焼成で形成せん
とするものの、前記銅（Ｃｕ）と高融点金属とは濡れ性
が悪く、単に混合しただけでは電気的に安定した導体層
を簡単に形成することができず、かかる導体層の形成に
は極めて厳密な制御が必要であり、製造が容易でないと
いう課題があった。
【００１０】
【発明の目的】本発明は前記課題を解消するために成さ
れたもので、その目的は放熱性に優れた窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）セラミックスを絶縁基体とし、該窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）セラミックスと同時焼成可能なメタ
ライズ組成物から成るメタライズ金属層を、要求されて
いる電気的諸特性を満足する低抵抗の配線導体として同
時焼成により一体化した窒化アルミニウム質配線基板及
びその製造方法を提供することにある。
れたもので、その目的は放熱性に優れた窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）セラミックスを絶縁基体とし、該窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）セラミックスと同時焼成可能なメタ
ライズ組成物から成るメタライズ金属層を、要求されて
いる電気的諸特性を満足する低抵抗の配線導体として同
時焼成により一体化した窒化アルミニウム質配線基板及
びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
に対して鋭意検討を重ねた結果、高融点金属と銅（Ｃ
ｕ）との濡れ性を改善するためにニッケル（Ｎｉ）やチ
タン（Ｔｉ）等の活性金属を添加することにより、単に
高融点金属と銅（Ｃｕ）とを混合するだけで電気的に安
定した低抵抗の配線導体層を窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）セラミックスと同時焼成して容易に形成できること
を知見し、本発明に至った。
に対して鋭意検討を重ねた結果、高融点金属と銅（Ｃ
ｕ）との濡れ性を改善するためにニッケル（Ｎｉ）やチ
タン（Ｔｉ）等の活性金属を添加することにより、単に
高融点金属と銅（Ｃｕ）とを混合するだけで電気的に安
定した低抵抗の配線導体層を窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）セラミックスと同時焼成して容易に形成できること
を知見し、本発明に至った。
【００１２】即ち、本発明の窒化アルミニウム質配線基
板は、主成分が３０〜９０体積％の銅（Ｃｕ）と１０〜
７０体積％のタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍ
ｏ）から成り、該主成分に対して０．１〜１０体積％の
ニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）を外部添加
したメタライズ組成物を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セ
ラミックスと同時焼成して成り、得られたメタライズ金
属層から成る配線導体の導体抵抗が８．０ｍΩ／□以下
であることを特徴とするものである。
板は、主成分が３０〜９０体積％の銅（Ｃｕ）と１０〜
７０体積％のタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍ
ｏ）から成り、該主成分に対して０．１〜１０体積％の
ニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）を外部添加
したメタライズ組成物を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セ
ラミックスと同時焼成して成り、得られたメタライズ金
属層から成る配線導体の導体抵抗が８．０ｍΩ／□以下
であることを特徴とするものである。
【００１３】更に、本発明の窒化アルミニウム質配線基
板の製造方法は、３０〜９０体積％の銅（Ｃｕ）と１０
〜７０体積％のタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍ
ｏ）から成る主成分に対して０．１〜１０体積％の割合
でニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）を外部添
加したメタライズ組成物を用いて窒化アルミニウム質グ
リーンシートに配線パターンを被着形成し、該配線パタ
ーンを窒化アルミニウム質グリーンシートと共に非酸化
性雰囲気中、１５５０〜１９００℃の温度で同時焼成し
て窒化アルミニウム質焼結体と配線導体を一体化したこ
とを特徴とするものである。
板の製造方法は、３０〜９０体積％の銅（Ｃｕ）と１０
〜７０体積％のタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍ
ｏ）から成る主成分に対して０．１〜１０体積％の割合
でニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）を外部添
加したメタライズ組成物を用いて窒化アルミニウム質グ
リーンシートに配線パターンを被着形成し、該配線パタ
ーンを窒化アルミニウム質グリーンシートと共に非酸化
性雰囲気中、１５５０〜１９００℃の温度で同時焼成し
て窒化アルミニウム質焼結体と配線導体を一体化したこ
とを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】本発明の窒化アルミニウム質配線基板及びその
製造方法によれば、銅（Ｃｕ）とタングステン（Ｗ）又
はモリブデン（Ｍｏ）から成る主成分に対して、活性金
属のニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）を外部
添加したメタライズ組成物を窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）セラミックスと同時焼成して成り、得られたメタラ
イズ金属層から成る配線導体の導体抵抗が８．０ｍΩ／
□以下である窒化アルミニウム質配線基板であり、その
製造方法は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスを
前記メタライズ組成物を用いて１５５０〜１９００℃の
温度で同時焼成することから、窒化アルミニウム質グリ
ーンシートと同時焼成する際に形成されるタングステン
（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）の骨格に対して銅（Ｃ
ｕ）の濡れ性が改善され、銅（Ｃｕ）が連続して前記骨
格内に留まり、低抵抗導体としての機能を成すものであ
る。
製造方法によれば、銅（Ｃｕ）とタングステン（Ｗ）又
はモリブデン（Ｍｏ）から成る主成分に対して、活性金
属のニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）を外部
添加したメタライズ組成物を窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）セラミックスと同時焼成して成り、得られたメタラ
イズ金属層から成る配線導体の導体抵抗が８．０ｍΩ／
□以下である窒化アルミニウム質配線基板であり、その
製造方法は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスを
前記メタライズ組成物を用いて１５５０〜１９００℃の
温度で同時焼成することから、窒化アルミニウム質グリ
ーンシートと同時焼成する際に形成されるタングステン
（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）の骨格に対して銅（Ｃ
ｕ）の濡れ性が改善され、銅（Ｃｕ）が連続して前記骨
格内に留まり、低抵抗導体としての機能を成すものであ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の窒化アルミニウム
質配線基板及びその製造方法について詳述する。
質配線基板及びその製造方法について詳述する。
【００１６】本発明の窒化アルミニウム質配線基板にお
いて、配線導体を成すメタライズ金属層の組成物とし
て、該メタライズ組成物の主成分である銅（Ｃｕ）とタ
ングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）の混合割合に
ついて、高融点金属のタングステン（Ｗ）又はモリブデ
ン（Ｍｏ）が１０体積％未満では、配線導体を構成する
骨格を形成することができず、銅（Ｃｕ）が９０体積％
を越えて存在しても不連続の球状となって銅（Ｃｕ）導
体が連続した形状を維持できず、低抵抗導体として機能
しない。
いて、配線導体を成すメタライズ金属層の組成物とし
て、該メタライズ組成物の主成分である銅（Ｃｕ）とタ
ングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）の混合割合に
ついて、高融点金属のタングステン（Ｗ）又はモリブデ
ン（Ｍｏ）が１０体積％未満では、配線導体を構成する
骨格を形成することができず、銅（Ｃｕ）が９０体積％
を越えて存在しても不連続の球状となって銅（Ｃｕ）導
体が連続した形状を維持できず、低抵抗導体として機能
しない。
【００１７】また、前記タングステン（Ｗ）又はモリブ
デン（Ｍｏ）の混合割合が７０体積％を越え、銅（Ｃ
ｕ）が３０体積％未満となると配線導体のシート抵抗が
９〜１０ｍΩ／□程度と高くなり、タングステン（Ｗ）
又はモリブデン（Ｍｏ）単体のシート抵抗と殆ど変わら
ないか、あるいはそれより高くなってしまい、高密度配
線基板用としては不適当となる。
デン（Ｍｏ）の混合割合が７０体積％を越え、銅（Ｃ
ｕ）が３０体積％未満となると配線導体のシート抵抗が
９〜１０ｍΩ／□程度と高くなり、タングステン（Ｗ）
又はモリブデン（Ｍｏ）単体のシート抵抗と殆ど変わら
ないか、あるいはそれより高くなってしまい、高密度配
線基板用としては不適当となる。
【００１８】従って、主成分の銅（Ｃｕ）とタングステ
ン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）の混合割合は、銅（Ｃ
ｕ）が３０〜９０体積％とタングステン（Ｗ）又はモリ
ブデン（Ｍｏ）が１０〜７０体積％に限定され、特に銅
（Ｃｕ）導体が連続した導体組織であること及び抵抗値
の点からは銅（Ｃｕ）が５０〜７０体積％と、タングス
テン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）が３０〜５０体積％
であることがより望ましい。
ン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）の混合割合は、銅（Ｃ
ｕ）が３０〜９０体積％とタングステン（Ｗ）又はモリ
ブデン（Ｍｏ）が１０〜７０体積％に限定され、特に銅
（Ｃｕ）導体が連続した導体組織であること及び抵抗値
の点からは銅（Ｃｕ）が５０〜７０体積％と、タングス
テン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）が３０〜５０体積％
であることがより望ましい。
【００１９】尚、本発明における配線導体を形成するた
めのメタライズ組成物の主成分である銅（Ｃｕ）は、粒
径が３μｍ以上、特にペーストの印刷性等からすると３
〜５μｍ程度が望ましく、添加形態としては金属Ｃｕあ
るいは酸化物（ＣｕＯ、Ｃｕ2 Ｏ等）のいずれでも良い
が、酸化物として調製する場合には、焼成時に８００〜
９００℃の温度域での還元が必要となる。
めのメタライズ組成物の主成分である銅（Ｃｕ）は、粒
径が３μｍ以上、特にペーストの印刷性等からすると３
〜５μｍ程度が望ましく、添加形態としては金属Ｃｕあ
るいは酸化物（ＣｕＯ、Ｃｕ2 Ｏ等）のいずれでも良い
が、酸化物として調製する場合には、焼成時に８００〜
９００℃の温度域での還元が必要となる。
【００２０】一方、他の主成分を成すタングステン
（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）は、平均粒径が０．８μ
ｍ以上、特に磁器との焼成収縮率の差を考慮すると１〜
３μｍ程度が望ましい。
（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）は、平均粒径が０．８μ
ｍ以上、特に磁器との焼成収縮率の差を考慮すると１〜
３μｍ程度が望ましい。
【００２１】次に、前記主成分に添加するニッケル（Ｎ
ｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）の割合が０．１体積％未
満になると、低抵抗導体の銅（Ｃｕ）の前記主成分で形
成される高融点金属の骨格との濡れ性を改善することが
できず所期の電気的特性が得られず、また１０体積％を
越えると同時焼成時に主成分のタングステン（Ｗ）又は
モリブデン（Ｍｏ）の粒子成長が著しく、局部的に配線
導体層のシート抵抗が高くなり、電気的特性が安定しな
い。
ｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）の割合が０．１体積％未
満になると、低抵抗導体の銅（Ｃｕ）の前記主成分で形
成される高融点金属の骨格との濡れ性を改善することが
できず所期の電気的特性が得られず、また１０体積％を
越えると同時焼成時に主成分のタングステン（Ｗ）又は
モリブデン（Ｍｏ）の粒子成長が著しく、局部的に配線
導体層のシート抵抗が高くなり、電気的特性が安定しな
い。
【００２２】従って、ニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタ
ン（Ｔｉ）の添加割合は０．１〜１０体積％に特定さ
れ、導体組織の均一性及び導体抵抗の点からは１〜５体
積％がより望ましい。
ン（Ｔｉ）の添加割合は０．１〜１０体積％に特定さ
れ、導体組織の均一性及び導体抵抗の点からは１〜５体
積％がより望ましい。
【００２３】また、前記メタライズ組成物の主成分に添
加するニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）の形
態としては、金属及び酸化物（ＮｉＯ、ＴｉＯ2 ）、窒
化物（ＴｉＮ）のいずれも可能だが、取り扱いの点から
は酸化物で添加するのが望ましい。
加するニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）の形
態としては、金属及び酸化物（ＮｉＯ、ＴｉＯ2 ）、窒
化物（ＴｉＮ）のいずれも可能だが、取り扱いの点から
は酸化物で添加するのが望ましい。
【００２４】従って、本発明のメタライズ組成物から成
る配線導体のシート抵抗は、従来使用されていた高融点
金属のタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）に比
べて十分に低い、４〜８ｍΩ／□程度のものが得られ
る。
る配線導体のシート抵抗は、従来使用されていた高融点
金属のタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）に比
べて十分に低い、４〜８ｍΩ／□程度のものが得られ
る。
【００２５】また、前記メタライズ組成物は、主成分と
して高融点金属のタングステン（Ｗ）又はモリブデン
（Ｍｏ）から成るため、後述する温度で焼成しても融解
することがなく、その上、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
セラミックスとの熱膨張差も小さいことから窒化アルミ
ニウム質焼結体から成る絶縁基体との密着性にも優れて
いる。
して高融点金属のタングステン（Ｗ）又はモリブデン
（Ｍｏ）から成るため、後述する温度で焼成しても融解
することがなく、その上、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
セラミックスとの熱膨張差も小さいことから窒化アルミ
ニウム質焼結体から成る絶縁基体との密着性にも優れて
いる。
【００２６】次に、本発明における窒化アルミニウム質
配線基板の絶縁基体を成す窒化アルミニウム質焼結体を
製造するための窒化アルミニウム原料としては、不純物
酸素量が０．５〜３．０重量％程度のものが望ましく、
焼結助剤としては希土類及びアルカリ土類元素の化合物
が挙げられる。
配線基板の絶縁基体を成す窒化アルミニウム質焼結体を
製造するための窒化アルミニウム原料としては、不純物
酸素量が０．５〜３．０重量％程度のものが望ましく、
焼結助剤としては希土類及びアルカリ土類元素の化合物
が挙げられる。
【００２７】前記希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等のいずれでも好適
に用いることができ、化合物の種類としては酸化物、フ
ッ化物、炭酸塩、水酸化物、硝酸塩等のいずれでも良
い。
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等のいずれでも好適
に用いることができ、化合物の種類としては酸化物、フ
ッ化物、炭酸塩、水酸化物、硝酸塩等のいずれでも良
い。
【００２８】またアルカリ土類元素としては、Ｂｅ、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ等のいずれでも用いること
ができ、化合物の種類としては酸化物、炭酸塩、炭化
物、水酸化物、硝酸塩等のいずれでも良い。
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ等のいずれでも用いること
ができ、化合物の種類としては酸化物、炭酸塩、炭化
物、水酸化物、硝酸塩等のいずれでも良い。
【００２９】尚、前記希土類及びアルカリ土類元素の添
加量は、いずれか一種以上を酸化物換算で０．５重量％
未満あるいは２０．０重量％を越えると、いずれも耐薬
品性が悪くなり、その上、熱伝導率も７０Ｗ／ｍＫ以下
と低くなる。
加量は、いずれか一種以上を酸化物換算で０．５重量％
未満あるいは２０．０重量％を越えると、いずれも耐薬
品性が悪くなり、その上、熱伝導率も７０Ｗ／ｍＫ以下
と低くなる。
【００３０】次に、前記窒化アルミニウム原料粉末に各
焼結助剤を所定量添加して混合し、該混合粉末に有機バ
インダーと溶媒を添加して調製した成形用原料を用い
て、例えば、テープ成形法やプレス成形法、ＣＩＰ成形
法、押出成形法、射出成形法等のいずれかの成形方法で
成形体が作製できる。
焼結助剤を所定量添加して混合し、該混合粉末に有機バ
インダーと溶媒を添加して調製した成形用原料を用い
て、例えば、テープ成形法やプレス成形法、ＣＩＰ成形
法、押出成形法、射出成形法等のいずれかの成形方法で
成形体が作製できる。
【００３１】一方、メタライズ組成物としては既に詳述
したように、例えば粒径が３〜６μｍの銅（Ｃｕ）粉末
と粒径が０．５〜４μｍのタングステン（Ｗ）又はモリ
ブデン（Ｍｏ）粉末とから成る主成分に、酸化ニッケル
及び／又は酸化チタニウムを所定量混合し、該混合物に
有機ビヒクルを添加してメタライズペーストを調製す
る。
したように、例えば粒径が３〜６μｍの銅（Ｃｕ）粉末
と粒径が０．５〜４μｍのタングステン（Ｗ）又はモリ
ブデン（Ｍｏ）粉末とから成る主成分に、酸化ニッケル
及び／又は酸化チタニウムを所定量混合し、該混合物に
有機ビヒクルを添加してメタライズペーストを調製す
る。
【００３２】その後、スクリーン印刷法にて前記メタラ
イズペーストを用いて窒化アルミニウム成形体表面に配
線パターンを形成し、それらを積層した後、該積層体を
加熱して脱バインダー処理し、次いで非酸化性雰囲気、
例えば窒素、水素混合ガス雰囲気中、１５５０〜１９０
０℃の温度で窒化アルミニウム成形体と配線パターンを
同時焼成することにより、窒化アルミニウム質配線基板
が得られる。
イズペーストを用いて窒化アルミニウム成形体表面に配
線パターンを形成し、それらを積層した後、該積層体を
加熱して脱バインダー処理し、次いで非酸化性雰囲気、
例えば窒素、水素混合ガス雰囲気中、１５５０〜１９０
０℃の温度で窒化アルミニウム成形体と配線パターンを
同時焼成することにより、窒化アルミニウム質配線基板
が得られる。
【００３３】
【実施例】以下、本発明を一実施例に基づき評価した。
【００３４】先ず、平均粒径が２μｍで酸素量が１．２
％の直接窒化法により製造されたＡｌＮ原料粉末９１．
５重量％に、８．０重量％のＥｒ2 Ｏ3 及び０．５重量
％のＣａＯの各原料粉末を添加混合すると共に、バイン
ダーとしてアクリル系樹脂を加えて混練し、泥漿を調製
した後、ドクターブレード法にて窒化アルミニウム質グ
リーンシートを成形した。
％の直接窒化法により製造されたＡｌＮ原料粉末９１．
５重量％に、８．０重量％のＥｒ2 Ｏ3 及び０．５重量
％のＣａＯの各原料粉末を添加混合すると共に、バイン
ダーとしてアクリル系樹脂を加えて混練し、泥漿を調製
した後、ドクターブレード法にて窒化アルミニウム質グ
リーンシートを成形した。
【００３５】一方、メタライズ組成物としては表１に示
す組成となるように調合したＣｕ粉末とＷ又はＭｏ粉
末、及びＮｉ及び／又はＴｉ粉末との混合物１００重量
部に対して、５重量部のエチルセルロースと５重量部の
フタル酸ジブチルを添加混合してメタライズペーストを
調製した。
す組成となるように調合したＣｕ粉末とＷ又はＭｏ粉
末、及びＮｉ及び／又はＴｉ粉末との混合物１００重量
部に対して、５重量部のエチルセルロースと５重量部の
フタル酸ジブチルを添加混合してメタライズペーストを
調製した。
【００３６】次いで、前記メタライズペーストを３２５
メッシュのスクリーンを通して前記窒化アルミニウム質
グリーンシート上に印刷した後、弱酸化性雰囲気中、５
００℃の温度で脱バインダー処理し、Ｎ2 とＨ2 の混合
雰囲気中にて１５００〜１９５０℃の各温度で、３〜６
時間の条件にて同時焼成することにより、窒化アルミニ
ウム質焼結体を絶縁基体とし、前記メタライズ組成物か
ら成る厚さ１０μｍの配線導体を一体化した窒化アルミ
ニウム質配線基板を得た。
メッシュのスクリーンを通して前記窒化アルミニウム質
グリーンシート上に印刷した後、弱酸化性雰囲気中、５
００℃の温度で脱バインダー処理し、Ｎ2 とＨ2 の混合
雰囲気中にて１５００〜１９５０℃の各温度で、３〜６
時間の条件にて同時焼成することにより、窒化アルミニ
ウム質焼結体を絶縁基体とし、前記メタライズ組成物か
ら成る厚さ１０μｍの配線導体を一体化した窒化アルミ
ニウム質配線基板を得た。
【００３７】かくして得られた窒化アルミニウム質配線
基板を用いて、配線導体のシート抵抗を４端子法にて測
定し、導体抵抗として評価した。
基板を用いて、配線導体のシート抵抗を４端子法にて測
定し、導体抵抗として評価した。
【００３８】また、配線導体の組織については、該配線
導体を含む断面を波長分散型Ｘ線マイクロアナリシス
（ＥＰＭＡ）で観察すると共に、元素分布を測定してＣ
ｕ導体層の連続、不連続を判定評価した。
導体を含む断面を波長分散型Ｘ線マイクロアナリシス
（ＥＰＭＡ）で観察すると共に、元素分布を測定してＣ
ｕ導体層の連続、不連続を判定評価した。
【００３９】尚、配線導体としてＣｕ、Ｗ、Ｍｏ、それ
ぞれ単独で形成した窒化アルミニウム質配線基板を比較
例とした。
ぞれ単独で形成した窒化アルミニウム質配線基板を比較
例とした。
【００４０】
【表１】
【００４１】表から明らかなように、比較例の試料番号
４３、４４及び本発明の請求範囲外の試料番号８、２
１、２２、２７、３３、３４、３８では導体抵抗が９．
０ｍΩ／□以上と高く、また、試料番号１、２、２８、
４２では配線導体が断線しており、導体抵抗が測定でき
ない。
４３、４４及び本発明の請求範囲外の試料番号８、２
１、２２、２７、３３、３４、３８では導体抵抗が９．
０ｍΩ／□以上と高く、また、試料番号１、２、２８、
４２では配線導体が断線しており、導体抵抗が測定でき
ない。
【００４２】それに対して本発明では導体抵抗はいずれ
も８．０ｍΩ／□以下と低く、配線導体の断線やＣｕ導
体の不連続は認められなかった。
も８．０ｍΩ／□以下と低く、配線導体の断線やＣｕ導
体の不連続は認められなかった。
【００４３】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明の窒化アル
ミニウム質配線基板及びその製造方法によれば、銅（Ｃ
ｕ）とタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）から
成る主成分に対して、活性金属のニッケル（Ｎｉ）及び
／又はチタン（Ｔｉ）を外部添加したメタライズ組成物
を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスと同時焼成
して成る低抵抗のメタライズ金属層を配線導体とする窒
化アルミニウム質配線基板であり、その製造方法は窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスを前記メタライズ
組成物を用いて１５５０〜１９００℃の温度で同時焼成
することから、高融点金属の骨格に対して低抵抗金属の
銅（Ｃｕ）の濡れ性が改善されると共に、窒化アルミニ
ウム（ＡｌＮ）セラミックスと同時焼成で放熱性に優れ
た窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスを絶縁基体
とし、要求されている電気的諸特性を満足した低抵抗の
配線導体を容易に一体化することができる。
ミニウム質配線基板及びその製造方法によれば、銅（Ｃ
ｕ）とタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）から
成る主成分に対して、活性金属のニッケル（Ｎｉ）及び
／又はチタン（Ｔｉ）を外部添加したメタライズ組成物
を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスと同時焼成
して成る低抵抗のメタライズ金属層を配線導体とする窒
化アルミニウム質配線基板であり、その製造方法は窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスを前記メタライズ
組成物を用いて１５５０〜１９００℃の温度で同時焼成
することから、高融点金属の骨格に対して低抵抗金属の
銅（Ｃｕ）の濡れ性が改善されると共に、窒化アルミニ
ウム（ＡｌＮ）セラミックスと同時焼成で放熱性に優れ
た窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスを絶縁基体
とし、要求されている電気的諸特性を満足した低抵抗の
配線導体を容易に一体化することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−197189（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−15101（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−53354（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−186346（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−125153（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−161931（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05K 1/09
H05K 3/12
H05K 3/46
Claims (2)
- 【請求項１】銅（Ｃｕ）が３０〜９０体積％とタングス
テン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）が１０〜７０体積％
から成る主成分に対して、ニッケル（Ｎｉ）及び／又は
チタン（Ｔｉ）を０．１〜１０体積％の割合で外部添加
したメタライズ組成物を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セ
ラミックスと同時焼成して得られるメタライズ金属層を
配線導体とし、該配線導体の導体抵抗が８．０ｍΩ／□
以下であることを特徴とする窒化アルミニウム質配線基
板。 - 【請求項２】窒化アルミニウム質グリーンシートに、銅
（Ｃｕ）が３０〜９０体積％とタングステン（Ｗ）又は
モリブデン（Ｍｏ）が１０〜７０体積％から成る主成分
に対して、ニッケル（Ｎｉ）及び／又はチタン（Ｔｉ）
を０．１〜１０体積％の割合で外部添加したメタライズ
組成物を用いて配線パターンを被着形成し、該配線パタ
ーンを前記窒化アルミニウム質グリーンシートと共に非
酸化性雰囲気中、１５５０〜１９００℃の温度で同時焼
成して窒化アルミニウム質焼結体と配線導体を一体化し
たことを特徴とする窒化アルミニウム質配線基板の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29523397A JP3537648B2 (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 窒化アルミニウム質配線基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29523397A JP3537648B2 (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 窒化アルミニウム質配線基板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135900A JPH11135900A (ja) | 1999-05-21 |
| JP3537648B2 true JP3537648B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=17817946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29523397A Expired - Fee Related JP3537648B2 (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 窒化アルミニウム質配線基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3537648B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3929660B2 (ja) * | 1999-10-29 | 2007-06-13 | 京セラ株式会社 | 絶縁性アルミナ質基板およびアルミナ質銅貼回路基板 |
| JP4530525B2 (ja) * | 2000-11-29 | 2010-08-25 | 京セラ株式会社 | 配線基板 |
| JP4530524B2 (ja) * | 2000-11-29 | 2010-08-25 | 京セラ株式会社 | 配線基板 |
| WO2020196616A1 (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 京セラ株式会社 | 配線基板、電子装置及び電子モジュール |
| CN113956062B (zh) * | 2021-10-25 | 2022-11-15 | 燕山大学 | 一种陶瓷基板AlN/Ti层状复合材料及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2765885B2 (ja) * | 1988-11-14 | 1998-06-18 | 新光電気工業株式会社 | 窒化アルミニウム回路基板及びその製造方法 |
| JPH06125153A (ja) * | 1992-10-12 | 1994-05-06 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 窒化アルミニウム回路基板及びその製造方法 |
| JPH0715101A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-17 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 酸化物セラミック回路基板及びその製造方法 |
| JPH0853354A (ja) * | 1994-08-11 | 1996-02-27 | Hisamitsu Pharmaceut Co Inc | 皮膚疾患用水性貼付剤 |
| JP3467873B2 (ja) * | 1994-12-02 | 2003-11-17 | 株式会社村田製作所 | 多層セラミック基板の製造方法 |
| JP3199588B2 (ja) * | 1994-12-28 | 2001-08-20 | 京セラ株式会社 | 配線基板 |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP29523397A patent/JP3537648B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11135900A (ja) | 1999-05-21 |
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